Em dezembro de 2017, o Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) adotou o padrão 802.3bs para velocidades de 200 e 400 Gbps. Entre outras coisas, o padrão abriu caminho para o desenvolvimento do 400GBASE-SR16, que exigia 32 fibras multimodo por MPO, fornecendo 16 canais de 25G NRZ. Houve muita discussão sobre o 400GBASE-SR16, no entanto, em poucos anos, ele se mostrou impraticável. Acontece que, naquela época, colocar 32 fibras em um único conector pode ter sido um passo grande demais. Então, qual é a lição aqui? Pode ser que, na busca por uma taxa de transferência cada vez mais rápida, a praticidade seja tão importante quanto a velocidade.
A migração de alta velocidade varia dependendo do modelo de negócios e do propósito do operador do data center. As organizações empresariais estão migrando de transmissão duplex para transmissão paralela de 10G para 40G, de 25G para 100G e além, a fim de aumentar a capacidade. Atualmente, líderes do setor estão prontos para migrar para 800G e 1,6T posteriormente. Os projetistas de rede estão explorando opções para garantir que possuam a infraestrutura correta para fornecer desempenho de alta velocidade, baixa latência e performance com custo efetivo.
Do lado do cabeamento, existem muitas instalações com links de 12 fibras (e algumas com 24 fibras). Algumas empresas mudaram precocemente de 12 fibras para 8 fibras para suportar certas aplicações, enquanto outras optaram por pular da opção de 8 fibras diretamente para uma infraestrutura de 16 fibras. Neste artigo, exploraremos algumas abordagens que os data centers podem adotar para fazer a transição de suas configurações de fibra para designs mais recentes que os colocarão no caminho para velocidades de 1,6T e além, atendendo às necessidades de capacidade das próximas gerações de aplicações. Antes de mergulharmos nas soluções, um pouco do contexto.
Como chegamos aqui
Para acelerar o desenvolvimento das taxas de dados, as aplicações duplex, como 10G, 25G e 50G, foram agrupadas em designs Quad, de 4 lane, para fornecer uma migração confiável e estável para 40G, 100G e 200G. A configuração escolhida foi o conector MPO de 12 fibras – o primeiro conector MPO a ser aceito em data centers. Sim, havia uma variação de 24 fibras menos usada, mas o conector de 12 fibras era comum, conveniente e uma interface multifibra implantada com mais frequência nos módulos ópticos dos switches.
Conforme os data centers migram para aplicações de 8 ou 16 fibras para melhorar o desempenho, as configurações de 12 e 24 fibras se tornam menos eficientes. Alocar a capacidade do switch usando troncos de 12 e 24 fibras se torna mais desafiador. Os números simplesmente não batem, deixando a capacidade subutilizada nas portas do switch ou forçando a combinação de vários cabos de tronco em cabos "hydra" ou "array" para aproveitar totalmente as fibras do equipamento. Ironicamente, os cálculos que tornaram as fibras de 12 fibras perfeitas para aplicações duplex com menos de 400G de repente as tornaram muito menos atraentes com conexões paralelas a 400G e acima. Surgiu o design "Octal", de 8 lane, ou seja, 8 vias de recepção e 8 vias de transmissão.
O que há de tão bom na conectividade de 16 fibras?
A partir de 400G, a tecnologia octal de 8 lane e os breakouts MPO de 16 fibras se tornaram os blocos de construção multipares mais eficientes para aplicações em trunk. A transição de implantações baseadas em quadri-lane para configurações octais dobra o número de breakouts, permitindo que os operadores de rede eliminem camadas de switches ou maximizem a apresentação de fibras e a densidade na face de um switch, ao mesmo tempo que suportam aplicações de taxa em linha. As aplicações atuais são otimizadas para cabos de 16 fibras. O suporte a aplicações de 400G e superiores com tecnologia de 16 fibras permite que os data centers forneçam a capacidade máxima do switch para switches ou servidores. Além disso, agrupamentos de 16 fibras oferecem suporte total a aplicações de 8, 4 ou 2 fibras sem comprometimento ou desperdício.
Esse design de 16 fibras, incluindo transceptores correspondentes, cabos trunks/array e módulos de distribuição, torna-se o bloco de construção comum que permite aos data centers progredirem por meio de 400G e além. Quer migrar para 800G usando vias de 100G? Em breve, uma única conexão MPO16 ou duas conexões MPO8 em um trunk comum em um único transceptor se tornará uma opção que também oferece total compatibilidade retroativa. Uma vez que uma taxa de linha de 200G esteja disponível, esse mesmo conceito nos levará a velocidades de 1,6T.
E quanto aos meus links de 8 fibras?
Embora a configuração de 16 fibras possa ser a mais eficiente para velocidades acima de 400G, ainda existe algum valor nas implantações de 8 fibras, principalmente para os data centers que executam aplicações de até 400G. Para aqueles que estão atualmente usando trunks de 8 fibras e precisam fazer uma atualização para 16 fibras, a pergunta é: qual é a melhor maneira de lidar com isso e quando?
Essencialmente, você precisa duplicar o número de fibras na frente do painel para suportar o mesmo número de portas no painel. Uma maneira de fazer isso é trocar os conectores LC existentes na frente por conectores menores do tipo SN, desde que essa seja uma opção com o painel de fibras. A estrutura do tipo SN fornece o espaço necessário para pelo menos duplicar a contagem de fibras no mesmo espaço de um adaptador LC duplex, enquanto usa o mesmo tamanho e ferrolho comprovado.
Dois conectores MPO8 (traseiro) para 8 SN (frente) em um módulo cabem no mesmo espaço que um único conector MPO8 para um módulo com conector LC duplex de 4 vias. Essa mudança libera metade do espaço do painel, permitindo que os data centers dupliquem o número de fibras disponíveis e suportem o dobro de portas sem adicionar espaço no rack (que geralmente não está disponível no "Dia 2"). Cabos de trunks adicionais podem ser adicionados de forma simples e fácil com gerenciadores de cabos flexíveis. Isso gera benefícios significativos no gerenciamento dos desafios do "Dia 2".
Devo pular diretamente para troncos de 16 fibras?
Mas e se você estiver usando trunks de 12 ou 24 fibras e estiver pronto para mudar para uma configuração de 8 ou 16 fibras mais eficiente para corresponder às aplicações? A primeira consideração é o seu modelo de negócios. Deve-se considerar a opção de 8 fibras se a equipe de rede estiver avaliando aplicações que podem exigir uma conexão de 16 fibras? Ótima pergunta.
Embora os breakouts de 8 fibras coexistam ao lado de soluções de 12 ou 24 fibras para aplicações de alta velocidade, quando comparados a um design de 16 fibras, existe uma forte justificativa de negócios para esquecer as implantações de trunks de 8 fibras. A diferença-chave entre os dois? Contagem de portas. A densidade típica de portas MPO é de 72 por unidade de rack. Se os trunks e aplicações forem baseados em 8 fibras, isso significa 72 portas. Se as aplicações usarem 16 fibras, essa mesma base de 8 fibras fornecerá apenas 36 portas. Trunks de 16 fibras correspondem à aplicação de 16 fibras com 72 por UR, mas também podem suportar 144 portas de 8 fibras no mesmo espaço.
A realidade para muitas organizações empresariais é que as aplicações de 8 fibras com capacidade de breakout de 4 vias terão uma vida de migração mais longa com base nas necessidades de capacidade. No entanto, a eficiência energética e o menor custo por gigabit usando breakouts de 8 vias disponíveis com portas de 16 fibras podem mudar os modelos mais cedo do que o planejado originalmente. A transição de conexões de 8 para 16 fibras permite distribuir melhor a capacidade total do switch e, em alguns casos, eliminar alguns switches e seus custos associados. No caso de uma implantação "greenfield", o investimento inteligente está nos trunks de 16 fibras, que suportam de maneira eficiente tanto os caminhos futuros quanto as aplicações sem desperdiçar fibras.
Idealmente, a decisão entre 8 e 16 fibras é melhor tomada de forma colaborativa pela equipe de cabeamento de infraestrutura e pela equipe de rede. No entanto, muitas vezes, a equipe de rede toma a decisão, e a equipe de infraestrutura deve encontrar a melhor maneira de fazer a transição.
E quanto às minhas implantações de 12 ou 24 fibras?
Embora as configurações de 8 e 16 fibras sejam mais adequadas para as velocidades mais altas que nos levarão a 1,6T e além, a realidade dentro de muitos dos data centers de hoje, incluindo as grandes instalações de hyperscale, é que muitos trunks de 12 fibras ainda estão em uso. Vamos supor que a decisão seja migrar de implantações de fibras duplex de 12 e 24 para aplicações paralelas de 8 e 16 fibras. Como fazer essa transição sem a necessidade de uma substituição completa?
Uma maneira de fazer isso é usando adaptadores e cabos de matriz, por exemplo, usando conectores LC na frente de um painel de conexões de fibras e uma matriz que termina em quatro conectores LC duplex conectados a um MPO de 8 fibras. Também é possível dividir um trunk de 24 fibras em três arrays de 8 fibras ou dois cabos de 24 fibras conectados a três MPOs de 16 fibras. Uma desvantagem da solução de adaptador/MPO é a gestão de cabos. Os comprimentos dos desmembramentos precisam ser práticos para serem úteis. Além disso, os transceptores baseados em MPO têm pinos de alinhamento embutidos, o que requer cabos de equipamento sem pinos. Cabos de equipamento sem pinos nas duas extremidades são os mais simples para técnicos em campo. No entanto, a combinação certa de pinos/sem pinos deve estar presente em todo o canal.
A conclusão é que existem muitas maneiras de fazer os números funcionarem; o objetivo é sempre o mesmo: suportar os requisitos de aplicação da maneira mais eficiente possível, sem deixar fibras paradas nas portas. Os operadores de rede devem priorizar soluções de infraestrutura que possam oferecer tanto as antigas configurações de 12 e 24 fibras quanto as configurações de 8 e 16 fibras sem exigir modificações demoradas nos painéis no campo.
Dividindo a capacidade dentro do painel
Outro requisito-chave é ter mais flexibilidade de design no painel de conexões. Em um design de plataforma de fibra tradicional, componentes como módulos, cassetes e adapter plates são específicos do painel. Como resultado, a substituição de componentes com diferentes configurações significa também a troca do painel. O impacto mais óbvio dessa limitação é o tempo e o custo adicionais para implantar tanto novos componentes quanto novos painéis. Ao mesmo tempo, os clientes de data centers também precisam lidar com custos adicionais de pedidos e estoque de produtos.
Em contrapartida, um design em que todos os componentes do painel são essencialmente intercambiáveis e projetados para se encaixar em um único painel comum permite que os designers e instaladores reconfigurem e implantem rapidamente a capacidade de fibra no menor tempo possível e com o menor custo. Da mesma forma, permite aos clientes de data centers simplificar seu estoque de infraestrutura e os custos associados.
Suporte de infraestrutura para migrações de alta velocidade
Em resumo, quanto mais complexo e denso o ambiente do data center se torna, mais desafiadora se torna a migração para velocidades mais altas. O grau de dificuldade aumenta quando a migração envolve a mudança (eventual) para diferentes configurações de fibras. É aqui que os operadores de data center se encontram. Como eles fazem a transição de suas implantações de 12 e 24 fibras para breakouts mais amigáveis para aplicações de 8 fibras e, especialmente, 16 fibras, determinará sua capacidade de aproveitar as capacidades de 800G e além, em benefício de suas organizações. O mesmo vale para quanto de flexibilidade de design eles têm no painel de conexões. Esses são os desafios que os operadores de rede em instalações de nuvem e hyperscale estão enfrentando agora.
Ken Hall, arquiteto de soluções para data center da CommScope.
